本发明专利技术提供一种锂离子电池负极复合材料，包括石墨烯和电极活性材料；所述电极活性材料为中间相沥青炭微球、硅、钛酸锂、二氧化钛、二氧化锡和石墨中的一种或多种。本发明专利技术将石墨烯和电极活性材料与水混合，将得到的混合溶液干燥，得到锂离子电池负极复合材料。本发明专利技术采用石墨烯作为导电添加剂，石墨烯具有良好的导电性能、机械强度和巨大的比表面积，它能够很好地附着在电极活性材料的表面，有助于缩短锂离子的扩散路径，提高了锂离子电池负极复合材料的离子电导率；而且石墨烯的加入还能够加强电池负极材料与集流体间的充分接触，从而能够较好地提高锂离子电池的循环性能和倍率性能，本发明专利技术提供的锂离子电池负极材料具有较好的电学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池电极
，尤其涉及一种。
技术介绍
在信息技术日新月异以及环境保护日益受到重视的今天，化学电源的发展面临着更大的挑战。锂离子电池因为具有能量密度高、输出电压高、使用寿命长、循环性能好、自放电率低、无记忆效应和良好的环境性能等优点而得到了较大的发展，其数量和产值得到不断提高，应用领域也迅速扩大，在移动电话、笔记本电脑、摄像机等电子产品，电动汽车、电动自行车等交通工具，飞机、卫星、飞船等航空航天器，以及军舰、潜艇等军事装备中都得到了大量使用并具有广阔的发展前景。消费电子、电动汽车和储能领域的发展，对锂离子电池的能量密度、功率密度、循环次数和安全性等性能提出了更高的要求，其中锂离子电池负极材料的改进是提高其性能的关键之一，也是研究的热点和难点。目前，在商业化的生产中，中间相炭微球作为电极活性物质，具有较高的储锂容量和良好的电压平台，在锂离子电池负极材料中得到了广泛的应用。然而，中间相炭微球的球状粒子间以点对点的方式接触，导致其接触面较少，接触效果不佳，造成导电率较低，而且在大电流充放电的过程中还会影响锂离子的快速脱嵌，因此，这种中间相炭微球作为锂离子电池负极材料，不适合大倍率充放电的使用，远远不能适应动力锂离子电池的发展要求。为了提高锂离子电池的倍率性能，现有技术中常向电极活性物质中添加导电炭黑，然而由于传统的导电炭黑与活性物质间也是点接触的方式，同样不能形成很好的导电网络，在大电流充放电的情况下其比容量下降很快，同样不能适应动力锂离子电池的发展要求。在1991年日本专家饭岛(Iijima)发现了碳纳米管(CNT)，CNT具有良好的轴向一维导电能力，YZHANG等人研究发现，一根CNT能够起到几百到几千个炭黑颗粒达到的传导距离，它的纤维状结构可以在循环过程中维持导电网络，提高电极活性材料的利用率以及提高电极的倍率放电能力(Y ZHANGjXG ZHANGjHL ZHANG, et al. Composite anode material of silicon/graphite/carbon nanotubes for Li-ion batteries. Electrochem Acta, 2006,51 :4994 5000.)。上述文献报道的以CNTs作为导电添加剂比导电炭黑作为导电添加剂制备的锂离子电池负极复合材料具有更好的电极倍率放电的能力，但是，这种锂离子电池负极复合材料的倍率性能仍然较低，仍然不能满足动力锂离子电池的发展需要，从而限制了锂离子电池的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，本专利技术提供的锂离子电池负极复合材料具有较高的倍率性能，利于锂离子电池的应用。本专利技术提供一种锂离子电池负极复合材料，包括石墨烯和电极活性材料；所述电极活性材料为中间相浙青炭微球、硅、钛酸锂、二氧化钛、二氧化锡和石墨中的一种或多种。优选的，所述石墨烯的粒径为4 μ m 30 μ m。优选的，所述石墨烯和所述电极活性材料的质量比为1 (1 100)。优选的，所述石墨烯和所述电极活性材料的质量比为1 (10 50)。优选的，所述电极活性材料为中间相浙青炭微球、硅、钛酸锂和二氧化锡中的一种或多种。本专利技术提供一种锂离子电池负极复合材料的制备方法，包括以下步骤将石墨烯、电极活性材料与水混合，得到混合溶液；将所述混合溶液进行干燥，得到锂离子电池负极复合材料；所述电极活性材料为中间相浙青炭微球、硅、钛酸锂、二氧化钛、二氧化锡和石墨中的一种或多种。优选的，所述将石墨烯、电极活性材料与水混合，具体为将石墨烯与电极活性材料研磨，得到研磨后的石墨烯与电极活性材料；在超声条件下，将所述研磨后的石墨烯与电极活性材料和水混合。优选的，所述干燥为喷雾干燥或冷冻干燥。优选的，所述喷雾干燥的温度为150°C 300°C。优选的，所述冷冻干燥的温度为-20°C 60°C。本专利技术提供一种锂离子电池负极复合材料，包括石墨烯和电极活性材料；所述电极活性材料为中间浙青炭微球、硅、钛酸锂、二氧化钛、二氧化锡和石墨中的一种或多种。本专利技术将所述石墨烯、所述电极活性材料与水混合后进行干燥，得到锂离子电池负极复合材料。本专利技术提供的锂离子电池负极复合材料中包括石墨烯，它具有良好的导电性能、机械强度和巨大的比表面积，与活性物质间的有机结合能够提高石墨烯与电极活性材料的接触面积，有助于缩短锂离子的扩散路径，提高其离子电导率，同时石墨烯的加入还能够加强电池负极材料与集流体的充分接触，从而能够有效地提高锂离子电池的循环性能和倍率性能; 另外，石墨烯能够很好地附着在电极活性材料的表面，避免了电极活性材料在充放电过程中体积膨胀或收缩导致的电极活性材料的分离与脱落，增加其使用寿命。实验结果表明，在 0. IC倍率下充放电循环50次后，本专利技术提供的锂离子电池负极复合材料的比容量保持在 90%左右；随着充放电电流的增加，在0. 5C倍率下，本专利技术提供的锂离子电池负极复合材料的比容量衰减较慢，倍率性能良好；本专利技术提供的锂离子电池负极复合材料在使用2年后，其比容量仍能够保持在60 %以上。另外，本发提供的锂离子电池负极复合材料的制备方法简单，原料易得，降低了生产成本，利于锂离子电池的广泛应用。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的锂离子电池负极复合材料的SEM图像；图2为本专利技术实施例1和比较例制备的锂离子电池负极复合材料的放电比容图，其中，曲线1为本专利技术实施例1制备的锂离子电池负极复合材料的放电比容图，曲线2为本专利技术比较例制备的锂离子电池负极复合材料的放电比容图；图3为本专利技术实施例1和比较例制备的锂离子电池负极复合材料的放电倍率性能图，其中，曲线1为本专利技术实施例1制备的锂离子电池负极复合材料的放电倍率性能曲线，曲线2为本专利技术比较例制备的锂离子电池负极复合材料的放电倍率性能曲线；图4为本专利技术实施例2制备的锂离子电池负极复合材料的SEM图像。具体实施例方式本专利技术提供一种锂离子电池负极复合材料，包括石墨烯和电极活性材料；所述电极活性材料为中间相浙青炭微球、硅、钛酸锂、二氧化钛、二氧化锡和石墨中的一种或多种。锂离子电池是指以两种不同的能够可逆地嵌入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池正极和负极的电池体系。它是一种充电电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。充电时，锂离子从正极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中；放电时则相反，锂离子从负极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到正极中。电池的负极材料是锂离子电池的主要组成部分，负极材料性能的好坏直接影响到锂离子电池的性能。本专利技术提供的锂离子电池负极复合材料，包括石墨烯。石墨烯是由英国曼彻斯特大学的物理学教授Geim等人在2004年利用胶带剥离高定向石墨的方法获得的。石墨烯具有原子尺寸的厚度，巨大的比表面积，良好的导热性和电子传输性能，高的机械强度和稳定性等特性。本专利技术提供的锂离子电池负极复合材料中包括石墨烯，由于石墨烯具有完美的二维结构，使得其能够与所述电极活性材料之间有机的结合，使得其与电极活性材料之间的接触面积得到极大的增加，有助于缩短锂离子的扩散路径，提高其离子电导率，同时加强了电极活性材料之间及所述电池负极复合材料与集流体的充分接触，从而提高了锂离子电池负极复合材料的倍率性能和循环性能；石墨烯能够很好的附着本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘兆平，王国华，曹海亮，周旭峰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。